adityarizki.net
23Mar/11

Prinsip Kerja Pengendap Elektrostatik (Electrostatic Precipitator/ESP)

Pendahuluan

Elektrostatik merupakan salah satu cabang fisika yang berhadapan dengan gaya yang dikeluarkan oleh medan listrik statik (tidak berubah) kepada sebuah objek yang bermuatan. Aplikasi elektrostatik dalam dunia industri digunakan untuk mengatasi masalah limbah debu. Industri yang banyak mengaplikasikannya yaitu seperti PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap), pabrik gula, dan pabrik semen. Salah satu penerapannya yaitu penggunaan electrostatic precipitator (ESP).

ElectroStatic Precipitator (ESP) adalah salah satu alternatif penangkap debu dengan effisiensi tinggi (diatas 90%) dan rentang partikel yang didapat cukup besar. Dengan menggunakan electrostatic precipitator (ESP) ini, jumlah limbah debu yang keluar dari cerobong diharapkan hanya sekitar 0,16% (dimana efektifitas penangkapan debu mencapai 99,84%).

Salah satu komponen terpenting dalam proses produksi di Pabrik Gula dan PLTU adalah boiler yang berfungsi sebagai tempat untuk memanaskan air, sehingga menghasilkan uap yang nantinya akan digunakan untuk proses selanjutnya. Pada PLTU, uap ini digunakan untuk memutar turbin uap sebagai penggerak generator. Untuk melakukan kerja, boiler membutuhkan adanya panas yang digunakan untuk memanaskan air. Panas ini disuplai oleh bagian yang disebut dengan ruang bakar atau furnace, dimana pada ruang bakar ini dilengkapi dengan alat pembakaran atau burner. Hasil pembakaran di ruang bakar tersebut akan mengandung banyak debu, mengingat bahan bakar yang digunakan adalah batubara, kemudian debu tersebut akan terbawa bersama gas buang menuju cerobong. Sebelum gas buang tersebut keluar melalui cerobong, maka gas buang tersebut akan melewati kisi-kisi suatu electrostatic precipitator (ESP).

Cara Kerja ElectroStatic Precipitator

Cara kerja dari electrostatic precipitator (ESP) yaitu sebagai berikut :

(1)  Melewatkan gas buang (flue gas) melalui suatu medan listrik yang terbentuk antara discharge electrode dengan collector plate, flue gas yang mengandung butiran debu pada awalnya bermuatan netral dan pada saat melewati medan listrik, partikel debu tersebut akan terionisasi sehingga partikel debu tersebut menjadi bermuatan negatif (-).

(2) Partikel debu yang bermuatan negatif (-) selanjutnya menempel pada pelat-pelat pengumpul (collector plate), lihat gambar 4. Debu yang dikumpulkan di collector plate dipindahkan kembali secara periodik dari collector plate melalui suatu getaran (rapping). Debu ini kemudian jatuh ke bak penampung (ash hopper), lihat gambar 1 dan 2, dan dipindahkan (transport) ke flyash silo dengan cara dihembuskan (vacuum).

 

Gambar a

Gambar b

Gambar c

Gambar d

 

Proses Pembentukan Medan Listrik

(1) Terdapat dua jenis electrode, yaitu discharge electrode yang bermuatan negatif (-) dan collector plate electrode bermuatan positif (+).

(2) Discharge electrode diletakkan diantara collector plate pada jarak tertentu (jarak antara discharge electrode dengan collector plate).

(3) Discharge electrode diberi listrik arus searah (DC) dengan muatan minus (lihat gambar 3), pada level tegangan antara 55 – 75 kV DC (sumber listrik awalnya adalah 380 volt AC, kemudian dinaikkan oleh transformer menjadi sekitar 55 – 75 kV dan dirubah menjadi listrik DC oleh rectifier, diambil hanya potensial negatifnya saja).

(4) Collector plate ditanahkan (di-grounding) agar bermuatan positif.

(5) Dengan demikian, pada saat discharge electrode diberi arus DC, maka medan listrik terbentuk pada ruang yang berisi tirai-tirai electrode tersebut dan partikel-partikel debu akan tertarik pada pelat-pelat tersebut, Gas bersih kemudian bergerak ke cerobong asap.

Pengendap Elektrostatik Sebagai Sebuah Solusi Ramah Lingkungan

Alat pengendap elektrostatik digunakan untuk membersihkan udara yang kotor dalam jumlah (volume) yang relatif besar dan pengotor udaranya adalah aerosol atau uap air. Alat ini dapat membersihkan udara secara cepat dan udara yang keluar dari alat ini sudah relatif bersih.

Alat pengendap elektrostatik ini menggunakan arus searah (DC) yang mempunyai tegangan antara 25 – 100 kv. Alat pengendap ini berupa tabung silinder di mana dindingnya diberi muatan positif, sedangkan di tengah ada sebuah kawat yang merupakan pusat silinder, sejajar dinding tabung, diberi muatan negatif. Adanya perbedaan tegangan yang cukup besar akan menimbulkan corona discharga di daerah sekitar pusat silinder. Hal ini menyebabkan udara kotor seolah – olah mengalami ionisasi. Kotoran udara menjadi ion negatif sedangkan udara bersih menjadi ion positif dan masing-masing akan menuju ke elektroda yang sesuai. Kotoran yang menjadi ion negatif akan ditarik oleh dinding tabung sedangkan udara bersih akan berada di tengah-tengah silinder dan kemudian terhembus keluar.

Gambar (a) menunjukkan diagram skematik dari sebuah pengendap elektroststik. Potensial listrik negatif yang tinggi tertahan pada kumparan kawat yang ada di bagian tengah membentuk sebuah lompatan listrik di sekitar kawat. Gambar (b) menunjukkan contoh aplikasi pengendap elektrostatik, sedangkan gambar (c) adalah gambar cerobong tanpa pengendap elektrostatik. Jika dibandingkan, gambar (c) akan menghasilkan polusi udara lebih besar dibanding gambar (b). Jika intensitas pembuangan gas (asap pabrik) terlalu banyak, maka akan merusak lingkungan di sekitarnya. Hal terburuk yang akan terjadi secara perlahan-lahan adalah rusaknya lapisan ozon di atmosfer yang merupakan salah satu bentuk penyebab pemanasan global (global warming).

Electrostatic precipitator merupakan salah satu cara agar industri yang berpotensi menghasilkan limbah debu menjadi ramah lingkungan, setidaknya dapat mengurangi kandungan polutan yang dibuang melalui cerobong.

Referensi :

Share and Enjoy

  • Facebook
  • Twitter
  • Delicious
  • LinkedIn
  • StumbleUpon
  • Add to favorites
  • Email
  • RSS
Comments (3) Trackbacks (0)
  1. Thanks informasinya adit :)

  2. mas, mungkin gak ya kalo saya bikin electrostatic precipitator untuk tugas akhir? :D


Leave a comment

No trackbacks yet.

Pinterest